地殻流体の電磁イメージング

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: 地殻流体： その実態と沈み込み変動への役割
• 研究課題/領域番号: 21109003
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小川 康雄 東京工業大学, 火山流体研究センター, 教授 (10334525)
• 研究分担者: 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338) ; 藤田 清 大阪大学, 工学系研究科, 准教授 (00283862) ; 神田 径 東京工業大学, 火山流体研究センター, 准教授 (00301755) ; 小山 崇夫 東京大学, 地震研究所, 助教 (00359192) ; 藤 浩明 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40207519) ; 松島 政貴 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (20242266)
• キーワード: 地殻流体 / 電磁気観測 / 比抵抗 / 電気伝導度 / 地震 / 火山 / 高温高圧実験

研究概要

5カ年の研究目標は、沈み込み帯における流体相の3次元的な分布(Geofluid map)を、電磁気観測から解明することである。典型的な沈み込み帯である東北日本弧の中央部に位置する宮城県鳴子地域周辺で電磁気(MT:magneto-telluric)観測を高密度に行い、地殻・上部マントルの3次元比抵抗構造を推定する。また、比抵抗構造から流体の量と連結度を推定する為に、含水岩石の高温高圧実験を行う。さらにこれらの結果と、地震波トモグラフィーや粒界物性実験の結果を参考にして、Geofluid Mapを作成し、Geofluid Mapと岩石実験の結果をもとに地殻流体が地震火山活動に及ぼす影響を定量的に解明する。
今年度は、鳴子周辺の地殻内の流体分布を詳細に解明するために、広帯域電磁気観測機器を用いて、鳴子の南部で30観測点を面的に配置して観測を実施した。また、上部マントルの比抵抗構造を解明するために、長周期電磁気観測を鳴子周辺で20kmグリッドにて30観測点で実施した。岩石実験に関しては、流体を含む岩石の電気伝導度の手法開発を引き続き行い、当初予定していた流体を封じ込めるための単結晶ダイアモンドカプセルは、表面のグラファイト化により絶縁抵抗が下がることが判明し、ダイアモンドが安定ではない低圧条件においては、流体を含む岩石の電気伝導度測定には不向きであることがわかった。そこで、その代わりに単結晶石英カプセルを使用して、流体に過飽和な石英多結晶体の電気伝導度測定を行った。
また、平成23年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震により、「地殻流体国際シンポジウム」は中止されたが、この会議の発展形として平成23年度には、2012年3月18日から21日まで、「国際シンポジウムMisasa-2012 & Geofluid-2」が開催され、最新の研究成果を発表した。

研究成果

• [雑誌論文] A fault-zone conductor beneath a compressional inversion zone, northeastern Honshu, Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichihara, H., M.Uyeshima, S.Sakanaka, T.Ogawa, M.Mishina, Y.Ogawa, T.Nishitani, Y.Yamaya, A.Watanabe, Y.Morita, R.Yoshimura, Y.Usui
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L09301
  • DOI: 10.1029/2011GL047382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral peaks in electric field at resonance frequencies for seismically excited motion of ions in the Earth's magnetic field (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuriki, M., M.Matsushima, Y.Ogawa, Y.Honkura
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 63 ページ: 503-507
  • DOI: doi:10.5047/eps.2011.03.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal Changes in Electrical Resistivity at Sakurajima Volcano from Continuous Magnetotelluric Observations (2011)
  • 著者名/発表者名: Aizawa, K., W.Kanda, Y.Ogawa, M.Iguchi, A.Yokoo, H.Yakiwara, T.Sugano
  • 雑誌名: J.Volcanol.Geotherm.Res. 巻: 199 ページ: 165-175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-altitude remote sensing of volcanoes using an unmanned autonomous helicopter : an example of aeromagnetic observation at Izu-Oshima volcano, Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, T., T.Koyama, A.Yasuda, M.Takeo, T.Yanagisawa, K.Kajiwara, Y.Honda
  • 雑誌名: International Journal of Remote Sensing 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The global geomagnetic observatory network, in Geomagnetic Observations and Models (2011)
  • 著者名/発表者名: Rasson, J.L., H.Toh, D.Yang
  • 雑誌名: IAGA Special Sopron Book Series(edited by Mandea, M.and M.Korte) 巻: vol.5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tsunami signals from the 2006 and 2007 Kuril earthquakes detected at a seafloor geomagnetic observatory (2011)
  • 著者名/発表者名: Toh, H., K.Satake, Y.Hamano, Y.Fujii, T.Goto
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 巻: 116 ページ: B02104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase boundary between perovskite and post-perovskite structures in MnGeO3 determined by in situ X-ray diffraction measurements using sintered diamond anvils (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., E.Ito, T.Katsura, T.Yoshino, S.Zhai, H.Fukui, A.Shatskiy, X.Guo, S.Shan, T.Okuchi, Y.Tange, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: American Mineralogists 巻: 96 ページ: 89-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compressibility of strontium orthophosphate Sr3(PO4)2at high pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhai, S., W.Xue, D.Yamazaki, S.Shan, E.Ito, N.Tomioka, A.Shimojuku, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Phys.Chem.Minerals 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unstable graphite films on grain boundaries in crustal rocks (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshino, F.Noritake
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory electrical conductivity measurement of mantle minerals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T.
  • 雑誌名: Survey in Geophysics 巻: 31 ページ: 163-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetotelluric Pulses Generated by Volcanic Lightning at Sakurajima Volcano, Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Aizawa, K., A.Yokoo, W.Kanda, Y.Ogawa, M.Iguchi
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 巻: 37 ページ: L17301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Resistivity Structure and Helium Isotopes Around Naruko Volcano, Northeastern Japan and its Implication for the Distribution of Crustal Magma (2010)
  • 著者名/発表者名: Asamori, K., K.Umeda, Y.Ogawa, T.Oikawa
  • 雑誌名: International Journal of Geophysics 巻: Volume2010 ページ: Article ID 738139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure generation and investigation of the post-perovskite transformation in MgGeO3 by squeezing the Kawai-cell equipped with sintered diamond anvils (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., D.Yamazaki, T.Yoshino, H.Fukui, S.Zhai, A.Shatzkiy, T.Katsura, Y.Tange, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 293 ページ: 84-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure generation and investigation of the spin transition of ferropericlase (Mg0.83,Fe0.17)O (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, E., T.Yoshino, D.Yamazaki, A.S.Shatzkiy, S.Shun, X.Guo, T.Katsura, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 012099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiabatic temperature profile in the mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., A.Yoneda, D.Yamazaki, T.Yoshino, E.Ito
  • 雑誌名: Physics of Earth and Planetary Interiors 巻: 183 ページ: 212-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survival of majoritic garnet in diamond by direct kimberlite ascent from deep mantle (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishi, M., T.Kubo, T.Kato, A.Tominaga, A.Shimojuku, N.Doi, K.Funakoshi, Y.Higo
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 巻: 37 ページ: L09305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of piezomagnetic changes associated with hydrothermal pressurization (2010)
  • 著者名/発表者名: Okubo, A., Kanda, W.
  • 雑誌名: Geophys.J.Int. 巻: 181 ページ: 1343-1361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling geomagnetically induced currents in Hokkaido, Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Pulkkinen, A., Kataoka, R., Watari, S., Ichiki, M
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 46 ページ: 1087-1048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revised 1-D mantle electrical conductivity structure beneath the north Pacific (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimizu H., T.Koyama, K.Baba, H.Utada
  • 雑誌名: Geophys.J.Int. 巻: 180 ページ: 1030-1048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional imaging of electrical conductivity in the mantle transition zone beneath the North Pacific Ocean by a semi-global induction study (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, H., H.Utada, K.Baba, T.Koyama, M.Obayashi, Y.Fukao
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. 巻: 183 ページ: 252-269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of hydrogen and iron on the silicon diffusivity of wadsleyite (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimojuku, A., T.Kubo, E.Ohtani, T.Nakamura, R.Okazaki
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. 巻: 183 ページ: 175-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term seafloor electromagnetic observation in the Northwest Pacific may detect the vector geomagnetic secular variation (2010)
  • 著者名/発表者名: Toh, H., Y.Hamano, T.Goto, H.Utada
  • 雑誌名: Data Sci.J. 巻: 9 ページ: IGY100-IGY109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropy of synthetic quartz electrical conductivity at high pressure and temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Wang, D.J., H.P.Li, L.Yi, T.Matsuzaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 293 ページ: B09211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity measurements of periclase under high pressure and high temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Wu, X.P., B.H.Zhang, J.S.Xu, T.Katsura, S.M.Zhai, T.Yoshino, G.Manthilake, A.Shatzkiy
  • 雑誌名: Physica B 巻: 293 ページ: B09211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Audio-frequency magnetotelluric imaging of the Hijima fault in the Yamasaki fault system, southwest Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Y.Ogawa, K.Fuji-ta, N.Ujihara, H.Inokuchi, N.Oshiman
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 62 ページ: 401-411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary reports on in situ X-ray observation of "post-perovskite" in CaRuO3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., E.Ito, T.Yoshino, X.Guo, S.Shun, M.Nishi, Y.Higo, K.Funakoshi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 012096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grain growth kinetics of majorite and stishovite in MORB : implications for the rheology of subducting slabs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., T.Matsuzaki, T.Yoshino
  • 雑誌名: Physics of Earth and Planetary Interiors 巻: 183 ページ: 183-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of basaltic and carbonatite melt-bearing peridotites at high pressures : implications for melt distribution and melt fraction in the upper mantleminerals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., M.Laumonier, E.Mclsaac, T.Katsura
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 295 ページ: 593-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of mantle peridotite at the uppermost lower mantle condition (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., T.Katsura, D.Yamazaki, E.Ito
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 012102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of enstatite up to 20 GPa and 1600 K (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhang, B., X.P.Wu, J.Xu, T.Katsura, T.Yoshino
  • 雑誌名: Chinese Journal of Geophysics 巻: 53 ページ: 760-764
  • 査読あり
• [学会発表] Electromagnetic geoflud imaging of NE Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y.
  • 学会等名: international symposium on geofluids
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] Subduction zone fluids and consequences : a magnetotellic view from New Zealand (2011)
  • 著者名/発表者名: Caldwell, T.G., Wiebke Heise, Graham J.Hill, Yasuo Ogawa, Edward Bertrand
  • 学会等名: international symposium on geofluids
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 地震発生場と火山の電磁イメージング:最近の成果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川康雄
  • 学会等名: AOBセミナー
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] 小川康雄,地殻流体の電磁イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川康雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2010-05-24
• [図書] 太陽惑星系科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤浩明・地球電磁気・地球惑星圏学会学校教育WG編
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [備考]
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/publications.html